魏敬东

（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东 广州 510000）

前言

氢气作为能量的储存介质，具有能量密度高，无污染零排放等特点，非常适宜作为汽车等可移动设施的动力源[1-3]。目前，我国已经将质子交换膜燃料电池（PEMFC）系统应用到重卡、公交车等商用车领域。供氢总成作为氢气供应的重要零部件，其结构设计和控制方法对稳定阳极压力、提高氢气利用率等作用明显。

1 阳极回路结构

燃料电池系统中阳极回路通常由高压储氢装置、一级降压阀、供氢总成、水气分离器、排气阀、排水阀等部分构成。来自高压储氢装置的氢气在经过一级降压阀后压力由几十MPa降低到1 MPa～2 MPa，供氢总成将降压后的氢气喷射进入电堆，并起到稳定堆内阳极压力的作用。氢气在电堆中反应后出堆。出堆的氢气和水蒸气混合气在水气分离器中分离为氢气和水蒸气，氢气通过供氢总成的引射器[4]回流到供氢系统中，水蒸气和液态水则通过排气阀和排水阀排放到环境中。

阳极回路结构如下图1所示：

图1 阳极回路结构

2 供氢总成结构

供氢总成的主要结构分为开关阀和比例阀两种。

开关阀结构主要为一个只有开和关两种位置的电控阀配合氢气喷嘴，其阀板的开度不可控制在某一具体的位置，只允许全开和全关。阀全开，将高压氢气喷射到电堆内部，通过控制阀的开关频率达到控制电堆内部氢气压力的目的。

比例阀相比开关阀，通过控制电流可以将比例阀的阀芯稳定在开和关之间的任意开度，通过控制比例阀的开度大小达到控制电堆内部氢气压力的目的。……